Question

16．“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图（a）所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F．通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条aF图线，如图（b）所示．

（1）图线①（选填“①”或“②”） 是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
（2）在轨道水平时，小车运动的阻力F_f=0.5N．
（3）图（b）中，拉力F较大时，aF图线明显弯曲，产生误差，造成此误差的主要原因是C．
A．小车与轨道之间存在摩擦         B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大           D．所用小车的质量太大．

Answer 1

分析 （1）根据图象①可知，当拉力为零时，物体已经具有加速度，②图象，有拉力时，加速度为零，由此可知，一个是由于木板倾斜的太大，一个没有倾斜或者倾斜的角度太小．
（2）根据图示图象应用牛顿第二定律可以求出阻力．
（3）根据图象得出变量之间的关系，知道钩码所受的重力作为小车所受外力的条件．

解答 解：（1）在水平轨道上，由于受到摩擦力，拉力不为零时，加速度仍然为零，可知图线Ⅱ是在轨道水平的情况下得到的．当轨道的右侧抬高过高时，（平衡摩擦力过度），拉力等于0时，会出现加速度，所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的．
（2）根据牛顿第二定律得，F-f=ma，a=$\frac{F}{m}$-$\frac{f}{m}$，图线的斜率表示质量的倒数；因为F=0.5N时，加速度为零，解得f=0.5N．
（3）由牛顿第二定律可知，对M、m系统：mg=（M+m）a，对M：F=Ma，解得：F=$\frac{Mmg}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，只有当M＞＞m时，F≈mg，当所挂钩码的总质量m太大、不能满足条件：M＞＞m时，小车所受拉力明显小于mg，a-F图线明显弯曲，故C正确，故选C；
故答案为：（1）①；（2）0.5；（3）C．

点评 对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目，所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练．注意小车的拉力能等于重力的前提条件，并掌握图象斜率的含义．